JP2008107380A - ズームビューファインダ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視度と像倍率を独立して調整することが可能で、像倍率を変化させたときの視度変化が小さく、視度を変化させたときの像倍率の変化が小さい操作性の良いビューファインダを提供する。
【解決手段】表示装置をレンズ群を通して観察するビューファインダにおいて、観察者側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と負の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、第１レンズ群が光軸方向に移動することで視度調整を行い、第３レンズ群と第４レンズ群とが連動して光軸方向に移動することで像の大きさ変化させる構成とした。これによって、視度と像倍率を独立して調整することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビカメラやカメラレコーダー等の撮像装置に搭載されるビューファインダに関し、さらに詳しくは像の大きさ（像倍率）を変えられるズームビューファインダに関する。

従来、テレビカメラ等の撮像装置に搭載されるビューファインダは、比較的小型の液晶表示装置等に表示された画像をレンズ群で拡大して観察する構成となっている。一方、最近のハイビジョンカメラに代表される画像の高解像度化にともない、ビューファインダでのフォーカス合わせが困難となってきている。

これに対して、画像全体を確認するときには低倍率で、フォーカス合わせをするときは高倍率で確認したいという要望があり、像倍率を変化させることのできるズームビューファインダが使用される。

従来、表示装置を観察するタイプのズームビューファインダでは、像の拡大縮小を行う変倍レンズ群と視度調整を行うレンズ群の２種類のレンズ群で構成され、それぞれのレンズ群を光軸方向に独立に移動させることで、像の拡大倍率を変化させる構成となっている。このようなズームビューファインダには、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。
特開平８−１３９９７２号公報

しかしながら、従来のズームビューファインダでは、変倍レンズ群と視度調整レンズ群の２種類のレンズ群で構成されるため、像倍率を変化させると視度が大きく変化し、視度を変化させると像倍率が大きく変化する、つまり像倍率と視度を独立して調整することができないという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、視度と像倍率を独立して調整することが可能で、像倍率を変化させたときの視度変化が小さく、視度を変化させたときの像倍率の変化が小さい操作性の良いズームビューファインダを提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するため、本発明のズームビューファインダは、表示装置をレンズ群を通して観察するズームビューファインダであって、観察者側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と負の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、第１レンズ群が光軸方向に移動することで視度調整を行い、第３レンズ群と第４レンズ群とが連動して光軸方向に移動することで像の大きさを変化させる構成とした。本構成によって、視度と像倍率を独立して調整することが可能となる。

また、本発明のズームビューファインダは、第２レンズ群が固定されている構成とすることが望ましい。

また、本発明のズームビューファインダは、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離をｆｈとしたとき、以下の条件を満たす構成とすることが望ましい。

２６＜｜ｆ１／（ｆ２・ｆｈ）｜＜６０
また、本発明のズームビューファインダは、第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、以下の条件を満たす構成とすることが望ましい。

２８＜｜ｆ４｜＜５０
また、本発明のズームビューファインダは、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件を満たす構成とすることが望ましい。

５０＜ｆ１・ｆ１／ｆ３＜８０
また、本発明のズームビューファインダは、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離をｆｈとしたとき、以下の条件を満たす構成とすることが望ましい。

０．６＜ｆ３／ｆｈ＜０．９

本発明のズームビューファインダによれば、視度と像倍率を独立して調整することが可能で、像倍率を変化させたときの視度変化が小さく、視度を変化させたときの像倍率の変化が小さい操作性の良いズームビューファインダが得られる。

以下に本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるズームビューファインダのレンズ構成図である。図１において、記号ＥＰが観察者側のアイポイントで、記号ＩＭＡが表示装置の表示位置である。記号Ｒｉは観察者側からｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔を示す。さらに、記号Ｌｊは観察者側からｊ番目のレンズを示す。図１に示すように、正の屈折力を有する第１レンズＬ１、負の屈折力を有する第２レンズＬ２、正の屈折力を有する第３レンズＬ３、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、表示装置としてのＬＣＤ（液晶表示装置）で構成する。

第１レンズＬ１を正の屈折力とすることで、目から射出する光線角度を収束方向に屈折させ、その後に続くレンズ群の有効径を小さくすることができる。同様に、表示装置側の第４レンズＬ４を負の屈折力とすることで、表示装置に向かって光線を拡散方向に屈折させ、レンズ有効径を小さくすることができる。

第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は光軸方向に移動可能であり、第２レンズＬ２は固定されている。第１レンズＬ１は単独で移動し、これにより視度を調整する。第２レンズＬ２は低アッベ数のガラスで負の屈折力とする。これによる第１の効果として、色収差の低減が可能である。第２の効果として、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とで合成される屈折力を小さくし、結果として第１レンズＬ１の屈折力を大きくすることで、第１レンズＬ１の移動量を小さくすることが可能である。

他方で、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とを一体の接合レンズとすることが考えられる。この場合、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とで合成される屈折力を小さくすると、視度調整のための移動量が大きくなるという問題がある。一方、屈折力を大きくして視度調整の移動量を小さくすると、像倍率を変化させたときの視度の変化が大きくなるという問題が発生する。

第１レンズＬ１の移動とは独立に、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とが連動して移動する。第３レンズＬ３は像の大きさを変え、第４レンズＬ４は第３レンズＬ３の移動による視度の変化を最小限にするよう移動する。第１レンズＬ１は視度を意図して変える機能を有するのに対して、第４レンズＬ４は像倍率を変えたときに視度が変化しないように補正するのであって、意図して視度を変えるためのものではない。

図２は、図１とは異なる視度、異なる像倍率におけるレンズ配置図である。

上記構成において、第１レンズの焦点距離をｆ１、第２レンズの焦点距離をｆ２、像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離をｆｈとすると、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。

２６＜｜ｆ１／（ｆ２・ｆｈ）｜＜６０ ・・・・・（１）
この条件式の下限の２６以下であると、第２レンズＬ２の屈折力が小さくなり、色収差の補正が困難となる。一方、上限の６０以上であると、第１レンズＬ１の屈折力が小さくなり、視度調整のためのストロークが大きくなる、あるいは視度調整ストロークを短くすると、像倍率を変化させたときの視度の変化が大きくなる。

また、上記構成において、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４とすると、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。

２８＜｜ｆ４｜＜５０ ・・・・・（２）
この条件式の下限の２８以下であると、第４レンズＬ４の負の屈折力が強くなるため、レンズ曲率が小さくなり、球面収差、歪曲収差を補正することが困難となる。

一方、上限の５０以上であると、負の屈折力が弱くなるため第４レンズＬ４の移動量が大きくなり、ビューファインダ全体が大型化する。

また、上記構成において、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３とすると、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。

５０＜ｆ１・ｆ１／ｆ３＜８０ ・・・・・（３）
この条件式の下限の５０以下であると、ｆ１とｆ２とで合成される屈折力、およびｆ３とｆ４とで合成される屈折力の双方が強くなり、球面収差、非点収差、歪曲収差を補正することが困難となる。

一方、上限の８０以上であると、第３レンズＬ３の屈折力と第４レンズＬ４の屈折力が強くなり、歪曲収差を補正することが困難となる。

また、上記構成において、第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３、像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離をｆｈとすると、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。

０．６＜ｆ３／ｆｈ＜０．９ ・・・・・（４）
この条件式の下限の０．６以下であると、第３レンズＬ３の移動量、および第４レンズＬ４の移動量の両方が大きくなり、ビューファインダ全体が大型化する。

一方、上限の０．９以上であると、ｆ１とｆ２とで合成される屈折力、およびｆ３とｆ４とで合成される屈折力の双方が強くなり球面収差、非点収差、歪曲収差を補正することが困難となる。

ここで、ビューファインダの像倍率について、図３、図４を用いて説明する。図３は高さＨの物体をビューファインダで観察した場合の像倍率説明図である。アイポイントＥＰから射出する光線と光軸とのなす角度ωを観察角度とする。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を光軸方向に移動させることで、観察角度ωを変えることができる。

一方、図４は同じＨの高さの物体をビューファインダを介さず、距離２５０ｍｍの位置に配置して直接観察した場合の像倍率説明図である。光軸とのなす角度ω０を直視角度とする。ここで、像倍率ｍは数式（５）で定義される。

像倍率：ｍ＝ｔａｎ（ω）／ｔａｎ（ω０）・・・・・（５）
次に、このように構成したズームビューファインダの数値実施例を表１、表２に示す。

表１は図１で説明したレンズ構成図の具体的なレンズデータである。表１において、ｎｊはｊ番目のレンズのｄ線における屈折率、ｖｊはｊ番目のレンズのｄ線におけるアッベ数を示す。

表２は像倍率と視度について、異なる９のパターンについてレンズ面間隔データを示し、それぞれのパターンにおける観察角度ω、像倍率ｍ、視度を示した。数値実施例では、表示装置としてのＬＣＤの最大高さは１８ｍｍ、像倍率を２．３〜３．４５倍の範囲とし、ズーム比を約１．５倍とした。視度については、一般的にマイナス側が見やすいとされているため、約−２ｄｐ．を中心に設定し、−２ｄｐ．に対して±２ｄｐ．の異なるパターンを示した。

第１レンズＬ１の焦点距離は＋６２．７ｍｍ、第２レンズＬ２の焦点距離は−８５．２ｍｍ、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とを合成した焦点距離は、視度−２ｄｐ．のレンズ配置において＋１５６．１ｍｍである。また、第３レンズＬ３の焦点距離は＋５６．４ｍｍ、第４レンズＬ４の焦点距離は−３２．７ｍｍである。表２より、視度０〜−４ｄｐ．を確保するために必用な第１レンズＬ１の移動量は１４．１ｍｍである。

表２において、パターン１、２、３では、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を移動させて像倍率を変化させる組み合わせとなる。このとき、第１レンズＬ１は移動させていないにも関わらず視度は約−２ｄｐ．に保持されたままで殆ど変化することがない。これは、各レンズ群の屈折力を、条件式（１）を満足するように設定しているからである。パターン４、６、８の組み合わせ、パターン５、７、９の組み合わせについても同様である。

このことにより、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とを同一の円筒カムなどで連動して移動させることで、視度の変化が殆どなく、像倍率だけを変えられる操作性の良いビューファインダを簡単に構成することができる。

次に、パターン１、４、５では、第１レンズＬ１のみを移動させて視度を変化させる組み合わせとなる。このとき、像倍率の変化は２．１２〜２．３６倍と、比較的、像倍率の変化が小さい。パターン２、６、７の組み合わせ、パターン３、８、９の組み合わせについても同様である。

このことにより、前述した円筒カムとは独立した機構で第１レンズＬ１を移動させることで、像倍率の変化が小さく視度を変えられる操作性の良いビューファインダを構成することができる。

図５から図１３は数値実施例の各パターンにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を表す収差図であり、図５は低倍率中間視度、図６は中倍率中間視度、図７は高倍率中間視度、図８は低倍率遠視視度、図９は低倍率近視視度、図１０は中倍率遠視視度、図１１は中倍率近視視度、図１２は高倍率遠視視度、図１３は高倍率近視視度を示している。

以上、数値実施例を挙げて説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。例えば、レンズ曲率Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率ｎ、アッベ数ｖの値は他の数値を取ることができる。

また、本実施の形態において、各レンズ群のレンズ枚数はすべて１枚で説明したが、１つのレンズ群を複数のレンズで構成することで光学性能をより向上することができる。

なお、本実施の形態において、表示装置としてＬＣＤを例に説明したが、ＣＲＴなど他の表示装置についても同様に適用できる。

本発明のズームビューファインダは、視度と像倍率を独立して調整することが可能となるので、テレビカメラやカメラレコーダー等に有用である。特に、ハイビジョンカメラのように、画像の高解像度化により従来のビューファインダではフォーカス合わせが困難な場合に有用である。

本発明の実施の形態１におけるズームビューファインダのレンズ構成図 本発明の実施の形態１におけるズームビューファインダのレンズ配置図 本発明の実施の形態１におけるズームビューファインダの像倍率説明図 本発明の実施の形態１におけるズームビューファインダの像倍率説明図 本発明の数値実施例における低倍率中間視度の収差図 本発明の数値実施例における中倍率中間視度の収差図 本発明の数値実施例における高倍率中間視度の収差図 本発明の数値実施例における低倍率遠視視度の収差図 本発明の数値実施例における低倍率近視視度の収差図 本発明の数値実施例における中倍率遠視視度の収差図 本発明の数値実施例における中倍率近視視度の収差図 本発明の数値実施例における高倍率遠視視度の収差図 本発明の数値実施例における高倍率近視視度の収差図

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ｆ１ 第１レンズの焦点距離
ｆ２ 第２レンズの焦点距離
ｆ３ 第３レンズの焦点距離
ｆ４ 第４レンズの焦点距離
ｆｈ 像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離
ＥＰ アイポイント
ＩＭＡ 表示位置

Claims (8)

1. 表示装置をレンズ群を通して観察するズームビューファインダであって、
   観察者側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、
   前記第１レンズ群が光軸方向に移動することで視度調整を行い、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とが連動して光軸方向に移動することで像の大きさを変化させることを特徴とするズームビューファインダ。
2. 前記第２レンズ群が固定されていることを特徴とする請求項１記載のズームビューファインダ。
3. 前記第１レンズ群は単独で移動することを特徴とする請求項１記載のズームビューファインダ。
4. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離をｆｈとしたとき、
   ２６＜｜ｆ１／（ｆ２・ｆｈ）｜＜６０
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームビューファインダ。
5. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、
   ２８＜｜ｆ４｜＜５０
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームビューファインダ。
6. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、
   ５０＜ｆ１・ｆ１／ｆ３＜８０
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームビューファインダ。
7. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、像倍率を最大に設定したときのズームビューファインダ全体の焦点距離をｆｈとしたとき、
   ０．６＜ｆ３／ｆｈ＜０．９
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームビューファインダ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のズームビューファインダを備えたことを特徴とする撮像装置。